Juha Niemi, Piia Leskinen, Olli-Pekka Mäki, Jussi Laaksonlaita, Julia Talvitie, Outi Setälä, Irma Puttonen, Tuula Kohonen & Johanna Mattila

Transkriptio

1

2 OPPIMATERIAALEJA PUHEENVUOROJA RAPORTTEJA 194 TUTKIMUKSIA Juha Niemi, Piia Leskinen, Olli-Pekka Mäki, Jussi Laaksonlaita, Julia Talvitie, Outi Setälä, Irma Puttonen, Tuula Kohonen & Johanna Mattila R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella Yhteenvetoraportti vuosilta

3 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194 Turun ammattikorkeakoulu Turku 2014 Kannen kuva: Kristiina Tarkiainen Kartat: Maanmittauslaitoksen avointa tietoaineistoa, maastokarttarasteri 1:50 000, 2007 ISBN (painettu) ISSN (painettu) Painopaikka: Suomen Yliopistopaino Juvenes Print Oy, Tampere 2014 ISBN (pdf) ISSN (elektroninen) Jakelu: Painotuote

4 SISÄLTÖ 1 Johdanto 4 2 Tutkimusalue 5 3 Pintasedimentin fosforipitoisuus ja alusveden happipitoisuus Johdanto Menetelmät Tulokset ja tulosten tarkastelu vuodelta Tulokset ja tulosten tarkastelu vuodelta Tulosten vertailu muihin tutkimuksiin 15 4 Pohjaeläinselvitys vuonna Johdanto Menetelmät Tulokset ja tulosten tarkastelu 19 5 Pintasedimentin haitta-ainepitoisuudet vuonna Menetelmät Tulokset ja tulosten tarkastelu 24 6 Mikroroskat Johdanto Menetelmät Tulokset 32 7 Johtopäätökset 36 LÄHTEET 38 LiitteeT 39

5 1 Johdanto Itämerihaaste on Turun ja Helsingin käynnistämä Itämeren tilan parantamiseen tähtäävä haastekampanja, jonka yhteydessä Turun kaupunki on sitoutunut toteuttamaan toimia päästöjen vähentämiseksi. Vuosina Itämerihaasteen nimissä toteutettiin kaksi tutkimusmatkaa Suomen ympäristökeskuksentutkimusalus Muikulla. Tutkimusmatkojen tavoitteena oli toisaalta kerätä tietoa Turun lähialueen meren tilasta ja toisaalta lisätä kansalaisten tietoisuutta meren tilasta ja vesiensuojelusta. Vuonna 2012 sedimentti- ja vesinäytteitä kerättiin 27 näytepisteeltä. Tutkimuksissa selvitettiin veden ja sedimentin happitilannetta ja fosforipitoisuutta, sedimenttien haitta-ainepitoisuuksia ja myrkyllisyyttä, pohjaeläinlajistoa ja yksilötiheyttä sekä eläinplanktonin stressitilaa. Tutkimusmatkan johtajana toimi Turun kaupungin ympäristönsuojelusuunnittelija Olli-Pekka Mäki ja tutkimuksiin osallistui tutkijoita Turun ja Helsingin yliopistoista, Åbo Akademista ja Turun ammattikorkeakoulusta. Tutkimusmatkalle osallistui yhtenä päivänä myös joukko Itämeri-kurssilaisia Turun Suomalaisen Yhteiskoulun ja Kaarinan lukioista. Tutkimusmatkasta järjestettiin tiedotustilaisuus Vuonna 2013 näytteitä otettiin 47 näytepisteestä. Tutkimuksissa selvitettiin pohjan läheisen veden ja sedimentin happi- ja fosforipitoisuuksia sekä pyrittiin lisäksi arvioimaan happikadon alueellista laajuutta. Risteilyllä tutkittiin mikroroskan esiintymistä pintavedessä. Tutkimusmatkan johtajana toimi Olli-Pekka Mäki ja tutkimuksiin osallistui tutkijoita Suomen ympäristökeskuksesta, Helsingin yliopistosta ja Turun ammattikorkeakoulusta. Yhden tutkimuspäivän aikana järjestettiin tiedotustilaisuus risteilyllä tehtävistä tutkimuksista ja siihen mennessä saaduista tuloksista. Osa tutkimusten tuloksista on julkaistu tai julkaistaan kansainvälisissä tiedelehdissä. Tämän raportin tavoitteena on esittää lyhyt yleistajuinen yhteenveto kahden tutkimusristeilyn tuloksista. Tutkimustulosten kirjoittamiseen ovat osallistuneet Olli-Pekka Mäki Turun kaupungin ympäristötoimialalta, Piia Leskinen, Jussi Laaksonlaita ja Jussi Niemi Turun ammattikorkeakoulusta, Irma Puttonen, Tuula Kohonen ja Johanna Mattila Åbo Akademista, sekä Julia Talvitie Aalto yliopistosta / Suomen ympäristökeskuksesta. 4 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

6 2 Tutkimusalue Tutkimus toteutettiin Turun, Naantalin ja Paraisten kaupunkien vesialueilla 27 näytteenottopisteessä vuonna Vuonna 2013 mukaan otettiin 20 uutta näytepistettä niiden varsinaisten pisteiden lähialueelta, joiden happipitoisuus oli alle 3mg/l. Näin saatiin lisätietoa happikatoalueiden laajuudesta. Tutkimuspisteiden sijainti esitetty kartalla kuvassa 1, koordinaatit ja syvyystiedot ovat liitteessä 1. Kuva 1. Näytteenottopisteiden sijainti. R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 5

7 3 Pintasedimentin fosforipitoisuus ja alusveden happipitoisuus 3.1 Johdanto Ihmisen toiminnan seurauksena valuma-alueelta tulevan fosfori- ja typpikuormituksen kasvu on johtanut Itämeren rehevöitymiseen (HELCOM 2012). Fosfori ja typpi ovat eliöille välttämättömiä ravinteita, joiden ylimäärä näkyy meressä mm. levätuotannon runsastumisena keväisin. Monet erityispiirteet tekevät Saaristomerestä erityisen herkän rehevöitymiselle ja ravinnekuormituksen vaikutuksille. Veden suolaisuus on alhainen ja monet lajit elävät sietokykynsä rajoilla. Matalalla ja sokkeloisella Saaristomerellä veden vaihtuvuus on hidasta, eivätkä ravinteet pääse huuhtoutumaan avomerelle, jossa niiden pitoisuus laimenisi. Lämpötilakerrostuneisuus kesäisin estää vesimassan sekoittumista. Jää peittää merta 3 4,5 kuukautta vuodessa (Seinä 1994). Pohjanläheisen veden happikato on yksi rehevöitymisen seurauksista. Veden korkea fosforipitoisuus suosii erityisesti niitä sinilevälajeja, jotka kykenevät sitomaan typpeä suoraan ilmakehästä. Pohjan happikato aiheuttaa etenkin rautaan sitoutuneen fosforin vapautumista sedimentistä vesimassaan (Mortimer 1941). Tämä ns. sisäinen fosforikuormitus lisää orgaanisen aineksen tuotantoa päällysvedessä pahentaen rehevöitymistä. Orgaanisen aineksen hajoaminen kuluttaa happea, ja lämpötilakerrostuneisuuden estäessä vesimassan sekoittumista ja hapekkaan päällysveden pääsyä pohjalle, syntyy itseään ruokkiva kierre. Happikadon vaikutuksesta pohjasta vapautuneet ravinteet pääsevät pintakerrokseen vesimassan sekoittuessa syksyllä. Pohjasta vapautunut fosfori on näin planktontuotannon käytettävissä heti kevätkukinnan alkaessa. 6 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

8 3.2 Menetelmät Sedimenttinäytteenotto ja analyysit Tutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa Turun edustan merialueen nykytilaa, joten sedimenttinäytteet pyrittiin ottamaan pohjilta, joilla tapahtuu sedimentin kerrostumista. Näytepaikkojen valinnassa käytettiin tutkimusalus Muikun kaikuluotauslaitteistoa, jolla pohjasedimentin sisäiset rakenteet saadaan näkyviin. Vuonna 2012 sedimenttinäytteitä otettiin 27 näytepaikalta Gemax-kaksoisputkinoutimella, jolla sedimentin pintakerros (0 2 cm) saatiin talteen häiriintymättömänä (kuva 2). Sedimenttiprofiilin silmämääräistä tarkastelua varten otettiin Niemistö-putkinoutimella (kuva 3) sedimenttinäyte, joka halkaistiin alustalle (kuvat 6 ja 7). Halkaistut sedimenttiprofiilit valokuvattiin ja silmin havaittavat ominaisuudet sedimentin laadusta, väristä, rakenteesta, pohjaeläinten jäljistä tms. kirjattiin ylös. Sedimentin pintakerroksesta määritettiin laboratoriossa vesipitoisuus (% märkäpainosta) pakastekuivaamalla ja orgaanisen aineksen määrä hehkutushäviönä (% kuiva-aineesta) hehkuttamalla näytteitä 2 tuntia 550 C:ssa. Sedimentistä vapautuvan fosforin määrän arvioimiseksi määritettiin sedimentin kokonaisfosforin (Tot-P) lisäksi kuusi eri fosforijaetta fraktioanalyysin avulla (Psenner et al. 1988). Saadut fosforijakeet kuvaavat sedimenttiin sitoutuneiden fosforiyhdisteiden jakaumaa sekä niiden reaktiivisuutta ja liukoisuutta seuraavasti: NH 4 Cl-P edustaa huokosvedessä olevaa ja partikkeleiden pinnalle adsorboitunutta fosforia (Labiili P), BD-P redox-herkkää lähinnä raudan hydroksideihin sitoutunutta fosforia (Fe-P) ja NaOH-nrP orgaanista fosforia (Org-P). Nämä kolme fraktiota voidaan laskea mahdollisesti vapautuviin fosforifraktioihin (Rydin 2000), ja niiden yhteismäärästä käytetään tässä nimitystä Mobiili P. Jäljelle jäävät NaOH-P, HCl-P ja res-p on jäljempänä esitetty yhdessä nimikkeellä Immobiili P, jolla tässä yhteydessä tarkoitetaan sedimenttiin pysyvästi sitoutunutta fosforia. Sedimenttianalyysit teki Uppsalan yliopiston Erken-laboratorio Ruotsissa. Lisäksi sedimentistä määritettiin raekokojakauma hydrometrimenetelmällä Åbo Akademin geologian laitoksen laboratoriossa. Vuonna 2013 sedimentin tilaa tarkasteltiin ottamalla Gemini-putkinoutimella (kuva 2) näyte, joka kuvattiin ja lisäksi arvioitiin hapellisen ja hapettoman kerroksen paksuus senttimetreinä. Sedimentistä tehtiin myös aistinvarainen arvio(haju, väri). Vuonna 2013 selvitettiin sedimenttikaikuluotaimella (MD- DSS) syvänteiden kokoa ja niissä mahdollisesti esiintyvän happikadon laajuutta. R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 7

9 Kuva 2. Gemax-sedimenttinäytteenotin valmiina laskettavaksi pohjaan (vas.), minkä jälkeen saatu sedimenttinäyte valokuvattiin (oik.) ja ylin 2 cm:ä otettiin talteen fosforianalyysiä varten. (Kuvat: I. Puttonen 2012) Kuva 3. Gemini- sedimenttinäytteenotin (vas.), sedimenttinäyte oik. (Kuvat: OP. Mäki 2013) Vesinäytteenotto ja analyysit Vesinäytteet otettiin Limnos-noutimella 1 m pohjan yläpuolelta. Lisäksi vuonna 2012 otettiin vesinäyte läheltä sedimentin pintaa sedimenttinäytteenottimen putkesta. Happipitoisuus määritettiin vesipatsaasta jokaisella näytepaikalla CTD-luotaimella (conductivity, temperature ja depth) molempina vuosina. Vuonna 2013 vesinäytteenoton yhteydessä mitattiin näkösyvyys (dm) jokaisessa näytepisteessä. Vuonna 2012 vesinäytteitä otettiin 25 kpl ja vuonna 2013 vastaavasti 41kpl (liite 2). Näytteistä analysoitiin kokonaisfosfori sekä liukoinen fosfaattifosfori. Vuonna 2012 fosforianalyysit tehtiin tutkimusalus Muikun laboratoriossa ja vuonna 2013 Lounais-Suomen Vesi- ja Ympäristötutkimuksen (LSVY) akkreditoidussa laboratoriossa. 8 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

10 3.3 Tulokset ja tulosten tarkastelu vuodelta 2012 Pintasedimentti kaikilla näytepaikoilla oli hienorakeista koostuen lähes yksinomaan savi- ja silttifraktioista (Ø < 0,63 mm). Sedimenttinäytteiden keskimääräinen kokonaisfosforipitoisuus oli yli 1500 mg/kg kuiva-ainetta (ka) ja suurimmillaan jopa 2400 mg/kg (taulukko 1). Havaitut pitoisuudet vastaavat Saaristomeren sedimenteistä aiemmin mitattuja fosforipitoisuuksia (Virtasalo et al. 2005, Lukkari et al. 2008). Taulukko 1. Sedimentin vesipitoisuus, orgaanispitoisuus, kokonaisfosfori ja mahdollisesti vapautuva fosfori. Mobiili P on fosforijakeiden Labiili P, Fe-P ja Org-P summa. 27 näytettä Vesipitoisuus % märkäpainosta Hehkutushäviö % kuiva-aineesta Tot-P mg P/kg ka Min 63 5, Keskiarvo 80 9, Max 88 11, SD 5 1, Mobiili P mg P/kg ka Pintasedimentin fosforista keskimäärin 61 % oli muodossa, josta se voi, olosuhteista riippuen, myöhemmin vapautua veteen. Pintasedimentin fosforista valtaosa, keskimäärin 44 % kokonaisfosforista, oli rautaan sitoutuneena (kuvio 1) % Labiili P Fe-P Org-P Immobiili P 39.26% 44.09% 1.4% Kuvio 1. Pintasedimentistä (0 2 cm) määritettyjen fosforijakeiden keskimääräinen jakauma mahdollisesti vapautuviin (Labiili P, Fe-P ja Org-P) ja pysyvästi sitoutuneisiin (Immobiili P) jakeisiin. R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 9

11 Pohjanläheisen veden hapen puutoksen raja-arvona käytetään usein happipitoisuutta 2 mg/l, jolloin pohjaeläinten toiminta on jo vakavasti häiriintynyt ja kalat kuolevat (Diaz & Rosenberg 1995). Elämä meren pohjalla vaikeutuu kuitenkin hapen puutteen takia jo huomattavasti korkeammissa happipitoisuuksissa, ja useat lajit kuolevat happipitoisuuden alittaessa 5 mg/l (Vaquer-Sunyer & Duarte 2008). Tutkituista 27 näytepaikasta seitsemässätoista happipitoisuus alitti 5 mg/l. Niistä kolmessa happipitoisuus oli alle 2 mg/l (kuva 5). Myös happivajeen kestolla ja laajuudella on oleellinen merkitys sille, miten vakavia haittoja pohjan eliöstölle aiheutuu. Jo hyvin vähäinenkin hapenpuute voi aiheuttaa pysyviä muutoksia ja lajikuolemia etenkin herkille eliölajeille kestäessään pitkään, toistuessaan usein tai ulottuessaan laajoille alueille. Pohjanläheisen veden happipitoisuutta kuvaava kartta on kuvassa Havaintojen lukumäärä, kpl Pohjanläheisen veden happipitoisuus, mg O 2 /l Kuvio 2. Pohjanläheisessä vedessä (noin 1 m pohjan yläpuolella) mitattujen happipitoisuuksien jakauma. Pitkien sedimenttiprofiilien tarkastelu osoitti, että joillakin alueilla happikato on jatkunut jo vuosia. Eri vuodenaikoina kertyneet sedimenttikerrokset ovat hapettomien pohjien näytteissä selvästi havaittavissa (kuva 4), koska sedimenttiä sekoittavat pohjaeläimet ovat hävinneet alueelta huonon happitilanteen takia. Joillakin kohteilla pohjan läheinen vesi ja näytteeksi otettu sedimentin pintakerros olivat hapekkaita, mutta muu sedimenttiprofiili oli pinnan alapuolella joko sulfidin kokonaan mustaksi värjäämää tai kerroksellista sedimenttiä (kuva 5). Näillä kohteilla hyvä happitilanne on vain tilapäistä ja pohja on osan vuotta hapeton. Pohjasedimentin happitilan kartoittamiseen tarvitaan vesi- ja pintasedimenttinäytteiden lisäksi pitkiä sedimenttiprofiilinäytteitä, joiden avulla voidaan arvioida sedimentin tilaa myös näytteenottoajankohdan ulkopuolella. 10 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

12 Kuva 4. Turun sisäsaariston hapettomalta pohjalta otettu sedimenttinäyte. (Kuva: T. Kohonen 2012) Kuva 5. Sedimenttinäytteen löysä ruskea pintakerros on hapettunut, mutta kerroksellinen rakenne alempana profiilissa ilmentää hapettomia oloja. (Kuva: T. Kohonen 2012) Sedimentin läheisen veden keskimääräinen fosforipitoisuus oli yli kolminkertainen verrattuna metrin korkeudella pohjasta olevan veden fosforipitoisuuteen (taulukko 2). Tästä voidaan päätellä, että sedimentistä vapautuu veteen eliöille käyttökelpoisessa muodossa olevaa fosfaattifosforia, mikä maalta tulevan fosforikuormituksen lisäksi ylläpitää rehevöitymistä Turun vesialueella. Taulukko 2. Veden fosfaattifosforipitoisuus alle 10 cm:ä pohjan yläpuolella (A) ja 1 m pohjan yläpuolella (B). 25 näytettä A PO 4 -P µg/l B PO 4 -P µg/l Min Keskiarvo Max SD R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 11

13 3.4 Tulokset ja tulosten tarkastelu vuodelta 2013 Tutkituista 47 näytteenottopaikasta yhdessätoista happipitoisuus alitti 5 mg/l. Niistä kuudessa happipitoisuus oli alle 2 mg/l. Pohjan lähellä selvästi heikoin happitilanne oli vuoden 2012 kaltaisesti sisäsaariston pienehköillä syvänteillä Bläsnäs, Parainen (27,27B), Kirkkoherransaaren itäpuoli, Turku (21,21D), Kulhonsaaren itäpuoli, Turku (21D) sekä Luonnonmaan Kultarannan edustalla oleva pitkähkö syvänne (1,1B). Näillä alueilla hapenpuute on aiheuttanut fosforin muuntumisen liukoiseen muotoon ja on näin vesieliöille helpommin käyttökelpoisemmassa muodossa. Se saattaa mahdollistaa leväkukinnat alueella. Alle 3 mg/l olevat pitoisuudet estävät jo kalojen pitempiaikaisemman esiintymisen näillä alueilla. Pohjanläheisen veden happipitoisuutta esittävä kartta on kuvassa 6. Vuoden 2012 tilanteeseen verrattuna Airiston keskiosan näytepisteillä happipitoisuus oli muuttunut merkittävästii parempaan. Hapettomien ja vähähappisten alueiden pinta-alaa pyrittiin arvioimaan kaikuluotauksella. Syvänteet luodattiin pituus- ja poikkisuunnassa ja samassa yhteydessä syvänteen pohjan happitilaa selvitettiin CTD-sondin avulla. Kaikuluotainlinjastot ja arvioidut hapettomien pohja-alueiden pinta-alat on esitetty kuvassa 7. Menetelmä on kuitenkin vasta kehitteillä ja toistaiseksi sillä pystytään samaan vain suuntaa antavia tuloksia. Tulevaisuudessa menetelmällä saadaan toivottavasti tarkempi kuva hapettomien alueiden laajuudesta ja pystymään arvioimaan vaikutukset aikaisempaa paremmin. Vuonna 2013 mitatut fosforipitoisuudet olivat keskimäärin alhaisempia kuin vuonna Kokonaisfosforin ja liukoisen fosforin pitoisuudet ekologisen luokittelun mukaan on esitetty kuvissa 8 ja 9, sekä taulukossa 3. Liukoisen fosforin osuus kokonaisfosforista oli keskimäärin noin puolet, mutta rannikon tuntumassa liukoisen fosforin osuus oli yleensä alle 25 %, kun taas Airistolla liukoista fosforia oli % kokonaisfosforista. Suurimmat fosforipitoisuudet löytyivät Bläsnäsin syvänteestä, jossa oli myös pienin happipitoisuus (piste 27). Taulukko 3. Kokonaisfosforin ja liukoisen fosforin pitoisuudet vuonna näytettä Kokonaisfosfori (µg/l) PO 4 -P (µg/l) MIN 21 7 MAX Keskiarvo 67,6 31,6 SD Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

14 Kuva 6. Pohjanläheisen(pohja 1m) veden happipitoisuus (mg/l) vuosina R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 13

15 Kuva 7. Hapettomat alueet Turun edustalla elo-syyskuun vaihteessa vuonna Kuvio 3. Näytteenoton yhteydessä otetuista valokuvista arvioidut hapettoman sedimentin kerrospaksuudet vuonna Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

16 3.5 Tulosten vertailu muihin tutkimuksiin Lounais- Suomen Vesi- ja Ympäristötutkimus (LSVY) raportoi vuosittain velvoitetarkkailututkimuksen yhteydessä mm. kokonaisfosforin määriä Turun seudun merialueelta. LSVY:n näytteet on otettu tuotantokerroksesta, mutta pitoisuuksien erot ovat olleet kohtalaisen pienet eri vesikerrosten välillä. Määrät olivat kesäkuun alussa vuonna 2013 LSVY:n tekemän väliraportin mukaan kokoomanäytteissä 18 54µg/l. Airistolla ja Vapparilla fosforia oli vastaavasti 20 µg/l. Suurimmat pitoisuudet olivat Bläsnäsin ja Kirkkoherransaaren syvänteissä molemmissa yli 100 µg/l. Fosfaattifosforin pitoisuudet ilmoitettiin vain Raisionlahden pohjukasta (53 µg/l). Muualla pitoisuuksien on todettu olleen pieniä. Intensiivipisteiden perusteella fosforipitoisuudet olivat vuosien pitkäaikaiskeskiarvon mukaan lähellä keskimääräistä. Aurajoen kokonaisfosforimäärä kesäkuun alussa on ollut 130 µg/l ja fosfaattifosforin määrä vastaavasti 30 µg/l. Tämän tutkimuksen kokonaisfosforipitoisuudet edustivat hyvin Lounais-Suomen Vesi-ja ympäristötutkimuksen tutkimusten mukaisia arvoja. R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 15

17 Kuva 8. Pohjanläheisen veden(pohja 1m) kokonaisfosforipitoisuus. 16 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

18 Kuva 9. Pohjanläheisen veden ( pohja 1m) Liukoinen kokonaisfosforipitoisuus. R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 17

19 4 Pohjaeläinselvitys vuonna Johdanto Pohjaeläinten esiintyminen riippuu olennaisesti pohjan happitasosta. Hapettomien jaksojen aikana pohjaeläinyhteisöt tuhoutuvat paikallisesti ja alkavat toipua jälleen kun olosuhteet paranevat. Alhaisen happitason seurausten vakavuus riippuu lajista. Tietyt lajit kuolevat vähähappisessa ympäristössä jo muutamassa tunnissa, toiset taas voivat selvitä viikkoja. Lajirikkaus pienenee kuitenkin aina hapenpuutteen vaivaamilla alueilla. Happipitoisuuden laskiessa nollan alapuolelle, myrkyllistä rikkivetyä alkaa vapautua pohjasta ja kaikki lähialueen eläimet kuolevat. Eri lajien kyky toipua happikadosta vaihtelee. Tehokkaimmin happikadosta palautuvat lajit ovat usein hallitsevia ajoittaisesta happikadosta kärsivillä alueilla. Lajien määrä on näillä alueilla pienempi ja yhteisön monimuotoisuus vähäisempi, mikä voi vaikuttaa koko ekosysteemin toimintaan. Pohjaeläinyhteisöjen elinvoimaisuus onkin erittäin tärkeä vesiekosysteemin tilan indikaattori. 4.2 Menetelmät Pohjaeläinselvitys tehtiin vuonna Pohjaeläinnäytteitä otettiin 27 näyteasemalta. Valtaosa näyteasemista sijaitsi Airiston selän alueella, mutta osa edusti sisäsaariston matalia salmi- ja lahtialueita. Näyteasemien keskisyvyys oli 30,7 metriä. Pohjaeläinnäytteet otettiin Van Veen -pohjanoutimella, jonka pinta-ala on 1000 cm². Jokaiselta näyteasemalta otettiin yksi näyte, joka seulottiin 0,5mm:n silmäkoon seulalla juoksevaa vettä apuna käyttäen. Seulaan jäänyt aines säilöttiin noin 70 % denaturoituun etanoliin (ETAX A 16) välittömästi seulonnan jälkeen myöhempää käsittelyä varten. Näytteenotto ja näytteiden käsittely suoritettiin pohjaeläinnäytteenoton standardien ja ympäristöhallinnon ohjeistuksien mukaisesti. Näytteenoton tiedot, mm. näytteenoton ajankohta ja -paikka, pohjasedimentin laatu sekä pintakerroksen väri kirjattiin maastolomakkeelle näytteenoton yhteydessä. 18 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

20 Laboratoriossa pohjaeläimet poimittiin seuloksesta preparointimikroskoopin ja suurennuslasin avulla. Pohjaeläimet määritettiin lajitasolle, Oligochaeta-harvasukasmatoja sekä osaa Chironomidae-heimon surviaissääskiä lukuun ottamatta, joiden määrittäminen on aikaa vievää ja haastavaa. Määrityksen yhteydessä pohjaeläimet laskettiin ja niiden märkäpainot punnittiin valutettuina. Osa liejusimpukoiden (Macoma baltica) kuorista oli tyhjiä, jonka vuoksi näytteestä laskettiin ja punnittiin ainoastaan elävät yksilöt. Tulokset on ilmoitettu näyteasemakohtaisina yksilötiheyksinä ja biomassoina neliömetriä kohden. 4.3 Tulokset ja tulosten tarkastelu Lajisto Määritettyjen lajien tai lajiryhmien lukumäärät vaihtelivat 2 8:aan eri näyteasemien välillä. Viideltä näyteasemalta tavattiin kahdeksaa eri lajia tai lajiryhmää. Hieman yllättäen lajimäärät olivat korkeimpia syvillä (> 40m) näyteasemilla. Lajimäärät olivat alhaisimmillaan sisäsaariston sulkeutuneissa ja pienialaisissa syvänteissä, joissa pohjan läheisessä vesikerroksessa oli havaittavissa hapen puutetta. Otetuista näytteistä tavattiin yhteensä 16 eri lajia tai lajiryhmää. Marenzelleria-liejuputkimadot olivat yleisin lajiryhmä, ne puuttuivat ainoastaan neljästä tutkimuspisteestä. Näyteasemien sijainnin ja syvyyden vaikutus oli nähtävissä lajistossa. Liejukatkaa (Corophium volutator) tavattiin ainoastaan kahdelta aivan sisäsaaristossa sijaitsevalta matalalta näyteasemalta (< 10m) (liite 3). Korkeita valkokatkojen (Monoporeia affinis, Pontoporeia femorata) yksilötiheyksiä havaittiin puolestaan vain syvillä näytteenottopisteillä, jotka sijaitsivat Airiston etelä- ja keskiosissa (kuva 10) Pohjaeläinten yksilötiheydet Pohjaeläinten kokonaisyksilötiheyksissä oli suurta vaihtelua eri näyteasemien välillä. Korkein yksilötiheys ( yks./m²) havaittiin näyteasemalla 14, joka sijaitsee Krampin saaren itäpuolella Airiston eteläosassa. Bläsnäsin syvänteen näyteasemalta (näyteasema 27) ei saatu lainkaan pohjaeläimiä. Alhaisin yksilötiheys (170 yks./m²) havaittiin näyteasemalta 21, joka sijaitsee Kakskerran ja Kuusiston saarien välisessä pienialaisessa syvänteessä. Tällä näytepisteellä pohjan läheisen vesikerroksen happipitoisuus oli hyvin alhainen (< 0,5mg/l) pohjan läheisestä vesikerroksesta, mikä selittää pohjaeläinten alhaista lukumäärää. Lisäksi näytteen pohja-aines oli hyvin hienojakoista liejua ja siitä oli haistettavissa lievä rikkivedyn haju, joka viittaa pidempiaikaiseen hapettomuuteen. R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 19

21 Kuva 10. Pohjaeläinten esiintyminen tutkimusalueella vuonna Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

22 Marenzelleria-liejuputkimadot olivat vallitseva lajiryhmä suurimmassa osassa näyteasemia (18 kpl/65 %). Etenkin näyteasemilla 2, 4, 5, 9, 10 ja 17 Marenzelleria-lajit olivat selvästi runsain lajiryhmä, esimerkiksi näyteasemalla 17 niitä oli 87 % kaikista tavatuista pohjaeläimistä. Kahdella näyteasemalla (11, 13) runsain laji oli valkokatka (Monoporeia affinis). Valkokatkoja tavattiin erittäin runsaasti myös näytepisteillä 11, 12, 14, 16, 18 ja 26. Oligochaeta-harvasukasmadot muodostivat runsaimman lajiryhmän kolmella näytepisteellä (1, 19, 25). Kahdella näyteasemalla ne olivat selkeästi vallitsevia (1, 25), näyteasemalla 1 harvasukasmatoja oli peräti 98 % kaikista havaituista pohjaeläimistä. Kahdella sisäsaariston näyteasemalla (22, 23) Chironomus plumosus -surviaissääskien toukat esiintyivät runsaimpina pohjaeläiminä. Liejusimpukka (Macoma baltica) taas oli vallitseva laji ainoastaan yhdellä näyteasemalla (6), jossa niitä oli 47 % kaikista pohjaeläimistä Pohjaeläinten biomassat Pohjaeläinten kokonaisbiomassat vaihtelivat välillä 0,8 479,8 g/m². Suurin biomassa mitattiin näyteaseman 15 näytteestä, jossa tavattiin runsaasti liejusimpukoita (Macoma baltica). Alhaisimmat kokonaisbiomassat (<1g/m²) olivat näyteasemilla 1 ja 21, joilla molemmilta havaittiin vain kolmea lajiryhmää. Liejusimpukoiden esiintyminen sekä kokojakauma vaikuttavat merkittävästi saatuihin kokonaisbiomassoihin. Jos liejusimpukoita ei havaittu tai niitä oli vähän, jäivät kokonaisbiomassat pääosin selvästi alle 100g/m². Liejusimpukka oli biomassassa mitattuna valitseva lajiryhmä 19 näyteasemalla (73 %). Marenzelleria-monisukasmadot olivat biomassoissa vallitseva lajiryhmä kolmella näyteasemalla (16, 21, 23). Merisukasjalkaiset (Hediste diversicolor) muodostivat aina esiintyessään merkittävän osan kokonaisbiomassoista. Näyteasemalla 25 merisukasjalkainen oli vallitseva laji ja näyteasemalla 6 ne muodostivat 39 % kokonaisbiomassasta. Tätä selittää merisukasjalkaisten suuri yksilökoko Indikaattorilajien esiintyminen Liejusimpukka on rannikkovesien ekologisen tilan luokittelun mukaan hyvin sietokykyinen laji (herkkyysarvo 5). Liejusimpukan on todettu hyötyvän rehevöitymisestä, mutta se sietää kuitenkin huonosti vesien likaantumista. Tutkimusmatkan aikana otetuista näytteistä liejusimpukoita tavattiin 21 näyteasemalta niistä 26:sta, joilta pohjaeläimiä havaittiin. Ne puuttuivat ainoastaan sisäsaariston syvänteissä ja Aurajokisuun läheisyydessä sijaitsevilta näyteasemilta (1, 19, 21, 22, 23)(kuva 10). Liejusimpukoiden yksilötiheydet vaihtelivat yks./m² ja biomassat 4,4 401,1g/m². Korkeimmat yksilötiheydet ja biomassat mitattiin Airiston keski- ja eteläosissa sijaitsevilta näyteasemilta. Kaikista näyteasemista R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 21

23 laskettuna liejusimpukoiden osuus oli yksilömääristä 8 % ja biomassoista 77 %. Keskimäärin liejusimpukoita esiintyi näyteasemilla 346 yks./m² ja biomassojen keskiarvo oli 163,6 g/m². Valkokatkat (Monoporeia affinis ja Pontoporeia femorata) ovat erittäin herkkiä lajeja vedenlaadun heikkenemiselle ja alhaisille happipitoisuuksille (herkkyysarvo 15). Ne sietävät heikosti vesien rehevöitymistä sekä pilaantumista. Tässä tutkimuksessa valkokatkoista puhuttaessa tarkoitetaan valkokatkaa (Monoporeia affinis) ja merivalkokatkaa (Pontoporeia femorata).. Vuonna 2012 otetuista näytteistä valkokatkaa (Monoporeia affinis), tavattiin 14 näyteasemalta. Yksilötiheydet vaihtelivat 10 yksilöstä (näyteasemat 8 ja9) yksilöön neliömetrillä (näyteasema 26). Runsaimmillaan valkokatkojen yksilötiheydet olivat Airiston keskija eteläosien syvillä liejupohjaisilla näyteasemilla, jotka eivät kärsineet merkittävästi pohjanläheisen vesikerroksen happivajeesta. Näillä näytepisteillä (11 17 ja 26) valkokatkat esiintyivät varsin runsaina ( yks./m² ), poikkeuksena näyteasema 17, jolta tavattiin vain 110 valkokatkayksilöä neliömetriltä. Eteläiseltä Airistolta otetuista näytteistä tavattiin myös merivalkokatkaa (Pontoporeia femorata), jota oli näytteissä runsaimmillaan 220 yks./m² (näyteasema 13). Valkokatkojen yksilötiheydet kasvavat voimakkaasti saaristossa ulospäin tultaessa, aivan sisäsaaristosta laji näyttää puuttuvan kokonaan ja Airiston pohjoisosissa niitä tavattiin vain joitakin yksilöitä. Itämerellä esiintyvät Marenzelleria-liejuputkimadot (aikaisemmin amerikanmonisukasjalkainen) voidaan molekyylibiologisten tutkimusten perusteella jakaa kolmeen eri lajiin. Marenzelleria-liejuputkimadot alkuperäisin lähtöisin Pohjois-Amerikan suistoalueilta ja ovat tämän vuoksi sopeutuneet elämään murtovedessä. Niitä havaittiin ensi kerran Itämereltä vuonna 1985, jonka jälkeen ne ovat lisääntyneet räjähdysmäisesti. Marenzelleria-lajien on todettu tulevan hyvin toimeen vähähappisissa olosuhteissa ja muokkaavan tehokkaasti pehmeitä pohjasedimenttejä. Kaivautuessaan syvälle pohjasedimenttiin ne hapettavat sitä ja parantavat näin fosforin pidättymistä. Ne tulevat hyvin toimeen erilaisilla pohjatyypeillä ja erilaisissa ympäristöoloissa. Kuitenkin ne vaikuttavat viihtyvän parhaiten syvillä alueilla sekä pehmeillä pohjilla, joissa ne esiintyessään ovat usein vallitseva lajiryhmä. Marenzelleria-liejuputkimadot sietävät hyvin vesien rehevöitymistä ja ilmeisesti myös jossain määrin vesien likaantumista (herkkyysarvo 5). Koska Marenzelleria-lajit sietävät vähähappisia oloja, ne pystyvät elämään sellaisissa oloissa ja leviämään sellaisille uusille alueille, joilta muut pohjaeläimet puuttuvat lähes täysin. Marenzelleria-liejuputkimadot olivat selvästi vallitseva lajiryhmä kuudella näyteasemalla. Yksilömäärät vaihtelivat kuitenkin paljon eri näyteasemien välillä ( yks./m²). Keskimäärin Marenzelleria-liejuputkimatoja havaittiin näyteasemilla 2398 yks./m² ja biomassana mitattuna 21,3g/m². Kaikista näyteasemilla havaituista pohjaeläimistä niitä oli 62 %. Kokonaisbiomassasta niiden osuus oli kuitenkin vain 11 %. 22 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

24 5 Pintasedimentin haitta-ainepitoisuudet vuonna 2012 Haitta-ainepitoisuuksien osalta selvitettiin orgaanisten tinayhdisteiden sekä PAH yhdisteiden eli polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen määrää Turun edustan merialueen sedimentin pintakerroksissa vuonna Orgaanisia tinayhdisteitä käytetään biosidien tehoaineina. Tributyylitinaa (TBT) ja trifenyylitinaa (TPhT) ryhdyttiin käyttämään laivojen ja veneiden eliöiden kiinnittymistä estävissä pohjamaaleissa eli ns. antifouling-maaleissa tehoaineina 1960-luvulla. Niiden käyttö yleistyi luvuilla. Vuoden 1991 jälkeen orgaanisia tinayhdisteitä sai käyttää vuoteen 2003 saakka ainoastaan yli 25 m:n pituisissa aluksissa. Vuodesta 2003 alkaen on orgaanisten tinayhdisteiden käyttö Suomessa ollut kokonaan kielletty. Orgaanisten tinayhdisteiden osalta näytteistä selvitettiin monobutyylitina (MBT), dibutyylitina (DBT), tributyylitina (TBT), tetrabutyylitina (TTBT), mono-oktyylitina (MOT), dioktyylitina (DOT), trisykloheksyylitina (TCTH), monofenyylitina (MPhT), difenyylitina (DPhT) sekä trifenyylitina (TPhT). PAH-yhdisteitä, syntyy orgaanisen aineen epätäydellisessä palamisessa, liikenteessä, energiantuotannossa ja teollisuudessa. Ne ovat kiinteitä aineita, eivätkä ne liukene veteen. Koska PAH-yhdisteet ovat myös hyvin pysyviä, ne kerääntyvät maaperään ja vajoavat vesistöissä sedimentteihin. Näytteistä selvitettiin 16 eri PAH-yhdistettä, jotka olivat naftaleeni, asenaftyleeni, asenafteeni, fluoreeni, fenantreeni, antraseeni, fluoranteeni, pyreeni, bentso(a)antraseeni, kryseeni/trifenyleeni, bentso(b)fluoranteeni, bentso(k)fluoranteeni, bentso(a)pyreeni, indeno(1,2,3-cd)pyreeni, dibentso(ah)antraseeni, bentso(ghi)peryleeni sekä em. yhdisteiden summapitoisuus. 5.1 Menetelmät Sedimenttinäytteet otettiin 27 näytepaikalta Gemax-kaksoisputkinoutimella, jolla sedimentin pintakerros (0 2 cm) saatiin talteen häiriintymättömänä. Turun kaupungin ympäristönsuojelu tilasi näytteistä PAH- ja organotinayhdisteiden määritykset Lounais-Suomen vesi- ja ympäristötutkimus Oy:ltä. Määritykset teki Eurofins Scientific Finland Oy:n laboratorio. Näytteistä määritettiin R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 23

25 hehkutushäviö, jotta haitta-ainetulokset voitiin normalisoida eli muuntaa vastaamaan määriä standardisedimentissä. Orgaanisten tinayhdisteiden (TBT ja TPhT) sekä 10 PAH-yhdisteen osalta normalisoituja tuloksia verrattiin ympäristöministeriön 2004 antamiin ruoppausmassojen läjityskriteereihin. 5.2 Tulokset ja tulosten tarkastelu Orgaaniset tinayhdisteet Tributyylitinan (TBT) normalisoituja pitoisuuksia verrattiin ympäristöministeriön vuonna 2004 antamiin kriteereihin, jotka koskevat ruoppausmassojen läjityskelpoisuutta. Ministeriön ohjeen mukaan taso 1 = 3 μg/kg vastaa luotettavaa määritysrajaa. Jos normalisoidut TBT-pitoisuudet jäävät tason 1 alle, ruoppausmassat voi läjittää mereen. Tason 2 yli oleva haitta-ainepitoisuus sedimentissä on pääsääntöisesti läjityskelvotonta mereen eli pilaantunutta sedimenttiä. Taso 2:n pitoisuus on orgaanisten tinayhdisteiden osalta 200 µg/kg. Turun sataman ruoppaus- ja läjitystoimintaa koskevien lupaprossien yhteydessä korkein hallintooikeus on päätöksellään kuitenkin määrittänyt yli 150 µg/kg olevat haitta-ainepitoisuudet kelvottomiksi meriläjitykseen, jota käytetään Turun edustalla meriläjityksen ohje-arvona. Tasojen 1 ja 2 välissä olevat haitta-ainepitoisuudet katsotaan mahdollisesti pilaantuneeksi ruoppausmassaksi, jonka läjityskelpoisuus mereen on arvioitava tapauskohtaisesti. Tributyylitinaa esiintyi kaikissa tutkituissa kohteissa. Normalisoidut TBT-pitoisuudet vaihtelivat 2,9 87 μg/kg. Näytteiden keskiarvo oli 18,4 μg/kg ja mediaani 14 μg/kg. Tributyylitinan pitoisuudet olivat yleensä tasojen 1 ja 2 välissä. Pitoisuudet vaihtelivat 2,9 87 µg/kg. Näytteiden keskiarvo oli 18,4 µg/kg ja mediaani 14 µg/kg. Pitoisuudet olivat < 3 µg/kg vain kahdessa kohteessa, tutkimuspisteessä 24 Pukinsalmessa ja pisteessä 27 Paraisten kaupungin edustalla. TBTpitoisuudet eivät ylittäneet tasoa 2 eli 150 µg/kg missään tutkimuspisteessä. Suurimmat pitoisuudet esiintyivät Viheriäistenaukolla tutkimuspisteissä 2 ja 3. Trifenyylitinaa (TPhT) esiintyi kolmessa tutkimuspisteessä. Sen pitoisuudet vaihtelivat 2,7 3,8 µg/kg normalisoituina tuloksina. Muissa tutkimuspisteissä trifenyylitinan pitoisuudet jäivät alle määritysrajan. 24 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

26 Kuva 11. Orgaanisten tinayhdisteiden (TBT) havaitut pitoisuudet vuonna R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 25

27 5.2.2 PAH-yhdisteet PAH-yhdisteiden pitoisuuksia verrattiin ympäristöministeriön vuonna 2004 antamiin ruoppausmassojen läjityskelpoisuutta koskeviin kriteereihin. Ohjeen mukaan tason 1 alle olevat pitoisuudet ovat kemiallisen laadun perusteella meriympäristölle merkityksettömiä pitoisuuksia, jolloin sedimentit luokitellaan haitattomiksi. Tason 1 ylittävät, mutta alle tason 2 olevat pitoisuudet luokitellaan mahdollisesti pilaantuneiksi sedimenteiksi. Tason 2 yli olevat pitoisuudet luokitellaan pilaantuneiksi sedimenteiksi. PAH-yhdisteiden osalta on ruoppausmassoja koskevassa läjitysohjeessa annettu raja-arvot 10 PAH-yhdisteelle 16 tämän tutkimuksen yhteydessä tutkitusta yhdisteestä. Normalisoidut tulokset alittivat pääosin tason 1, jolloin sedimentit luokitellaan haitattomiksi. Haitattomaksi luokiteltavia sedimenttejä oli 25 tutkimuspisteessä (kuva 12). Tutkimuksen perusteella PAH-yhdisteiden normalisoidut pitoisuudet ylittivät tason 1 fenantreenin, fluoranteenin ja bentso(a)antraseenin osalta Pukinsalmen näytepisteessä 24 sekä bentso(a)antraseenin osalta Aurajokisuun näytepisteessä 25. Näissä kahdessa pisteessä sedimentti luokitellaan mahdollisesti pilaantuneeksi. Naftaleenin ja antraseenin osalta määrityslaboratorio joutui nostamaan raportointirajaa näytteen matalan kuiva-ainepitoisuuden vuoksi, minkä takia näiden yhdisteiden osalta tason 1 alittuminen jäi epävarmaksi. Tutkittujen sedimenttien PAH-yhdisteiden pitoisuudet olivat koko alueella melko alhaiset. 26 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

28 Kuva 12. Pohjasedimentin tila vuonna 2012 Turun edustan merialueella PAH-yhdisteiden pitoisuuksien perusteella arvioituna. (Ympäristöministeriön määrittelemien ruoppausmassojen läjityskriteerien mukaan) R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 27

29 6 Mikroroskat 6.1 Johdanto Mikroroskaksi kutsutaan alle 5 mm kokoista roskaa. Merissä esiintyvän mikroroskan tutkimus on vasta alussa, mutta näiden pienten kappaleiden, varsinkin muovisten, epäillään olevan haitallisia vesiekosysteemissä (Wright et al. 2013). Mitä pienempiä kappaleet ovat sitä helpommin ne todennäköisesti voivat joutua ravintoketjuun. Saksan, Belgian ja Ranskan rannikolla tehdyissä tutkimuksissa mikroroskia löytyi mm. sinisimpukoiden ja nivelmatojen elimistöistä (Van Cauwenberghe et al., 2012). Englannin kanaalissa tehdyssä tutkimuksessa 504stä tutkitusta kalasta 184n ruoansulatuselimistöstä löytyi mikroroskiksi luokiteltavia partikkeleita (Lusker et al., 2013). Mikroroskat ovat herättäneet kasvavaa mielenkiintoa sen jälkeen kun vuonna 2011 julkaistiin tutkimus, jossa todettiin jätevedenpuhdistamolta (NSW Australia) päätyvän jätevesien mukana mereen huomattavia määriä mikrokokoisia muovikuituja. Tutkimuksessa selvitettiin myös jätevedenpuhdistamon kuitujen alkuperää. Koepesuissa pestiin polyesteristä valmistettuja vaatekappaleita ja havaittiin, että yksi fleece-vaate päästi jopa yli 1900 mikrokokoista muovikuitua pesun aikana. Ihmisten keinokuituvaatteet ovat siis todennäköisesti yksi lähde merestä löytyvälle mikroskooppiselle muoville (Browne ym. 2011). Merien roskaantumien huolestuttaa myös EU:n tasolla. Meristrategiadirektiivin MSFD, 2008/56/EY mukaan jäsenvaltioiden on ryhdyttävä toimenpiteisiin saavuttaakseen ja ylläpitääkseen hyvän meriympäristön tilan vuoteen 2020 mennessä. Roskaantuminen on yksi yhdestätoista meren hyvän tilan kuvaajista ja mikrokokoiset roskat ovat osa roskaantumisongelmaa. Mikroskooppiset roskat eivät saa aiheuttaa vahinkoa meriympäristölle tai ihmisille. Vuoteen 2014 mennessä jäsenvaltiot ovat velvollisia seuramaan mikroroskien määriä ja tarvittaessa on ryhdyttävä toimenpiteisiin niiden vähentämiseksi Syyskuuta 2013 kartoitettiin viideltä näytealueelta (kuva 13) mikroroskien määrää. Tutkimuksesta vastasi Suomen ympäristökeskus (SYKE). Samaan aikaan Helsingin kaupungin ympäristökeskuksen tutkija otti näytteitä Kakolanmäen jätevedenpuhdistamon puhdistetusta mereen päätyvästä jätevedestä mikroroskien määrän selvittämiseksi. Lisäksi tarkasteltiin jätevedenpuhdistamon mahdollista kuormittavaa vaikutusta merialueella ottamalla näytteitä sekä jätevesiä vastaanottavalta alueelta satama-altaasta (N , E ) että verrokkialueelta Airistolta (N , E ). 28 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

30 Kuva 13. Mikroroskien näytealueet Saaristomerellä vuonna Menetelmät Mikroroskia kerättiin merialueelta sekä Manta-troolilla, että suodattamalla. Näytteet troolattiin Manta - nimisellä keräimellä veden pinnasta noin 10 cm:n syvyydestä. Troolissa on suuaukko, jonka sivut on varustettu kahdella alumiinisella siivellä, näiden avulla trooli pysyy pinnan tuntumassa paremmin. Vesi virtaa troolin läpi ja sen peräosassa on tiheästä (333 µm) muoviverkosta tehty suppilo, joka kerää näytteen talteen. Mantatrooli vedossa kuvassa 14. Vetoaika troolilla oli kymmenen minuuttia vetonopeuden ollessa 2,5 solmua. Näyte otettiin talteen ja säilöttiin kuivaamalla 55 C asteessa myöhempää käsittelyä varten. Muikulla tehdyssä tutkimuksessa osa näytteistä katsottiin paikan päällä laboratoriossa mikroskoopin avulla. Näytteet analysoitiin Ruotsissa vuonna 2014 (Svenska miljöinstitutet, IVL). Jäteveden suodatusta varten on kehitetty suodatinlaitteisto, joka koostuu kolmesta läpinäkyvästä muoviputkesta (halkaisija 60 mm) ja putket toisiinsa yhdistävistä kierrettävistä muoviliittimistä. Planktonhaavikankaasta leikatut pyöreät, halkaisijaltaan 80 mm, suodatinkankaat kiinnitetään suodatinlaitteeseen liittimien väliin tiiviisti kumisten o-renkaiden avulla. Ylimmäksi laitteeseen sijoitettiin 200 µm:n kangas, keskelle 100 µm:n ja alimmaksi 20 µm:n kangas, ja tässä järjestyksessä näyte suodattui laitteen läpi (kuva 15). Suodattimen tukkeutuessa kesken näytteenoton liittimet voidaan ruuvata auki ja suodatinkangas vaihtaa. R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 29

31 Kuva 14. Mantatrooli vedossa, laivan sivussa. (Kuva: Piia Leskinen) Ennen suodatinkankaiden kiinnittämistä leikatut kankaat huuhdeltiin huolellisesti kontaminaation välttämiseksi. Lisäksi kaikki astiat ja välineet (suodatinlaitteisto mukaan lukien) huuhdeltiin huolellisesti ennen näytteenottoa. Tutkittaessa mikroskooppisia roskia on näytteiden kontaminoitumisen riski kohtalaisen suuri. Kontaminoitumisella tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että näytteestä löytyy roskia, esimerkiksi kuituja, jotka eivät ole peräisin tutkittavasta näytevedestä, vaan ovat tulleet näytteeseen muualta käsittelyn aikana. Mahdollisia kontaminaation lähteitä ovat esimerkiksi näytteenottovarusteet (letkut, pumput ym), lähiympäristön pöly ja roskat sekä näytteenottajien omat vaatteet. 30 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

32 Kuva 15. Jäteveden suodatusta varten on kehitetty laitteisto. (Kuva: Julia Talvitie) Turun Kakolanmäen jätevedenpuhdistamolta otettiin kaksi näytettä puhdistetusta, mereen päätyvästä jätevedestä. Jätevesinäytteet pumpattiin sähkökäyttöisellä pumpulla (Heidolph pumpdrive 5206) hiljaisella virtausnopeudella (1 ml/min), sillä jätevesi sisältää kiintoainesta, joka tukkeuttaa suodattimet nopeasti. Jätevedenpuhdistamolla vettä pumpattiin ja suodatettiin 200 µm:n ja 100 µm:n suodattimien läpi 50 litraa ja 20 µm:n läpi 2 litraa. 20 µm:n suodatus toistettiin 5 kertaa. Satama-altaan ja Airiston näytteet otettiin tutkimusalus Muikulla ja suodatettiin samalla menetelmällä kuin jätevesinäytteet. Muikulla veden pumppaamiseen käytettiin aluksen omaa ohivirtauslaitteistoa, josta erilliseen letkuun säädettiin näytteenottoa varten sopiva virtausnopeus. Jotta laitteisto ei toimisi kontaminaation lähteenä, vettä juoksutettiin ennen jokaista näytteenottoa joitakin minuutteja. Näytteenottosyvyys tutkimusalus Muikulla oli 2,0 metriä. Merialueella vettä pumpattiin ja suodatettiin silmäkooltaan 200 µm:n ja 100 µm:n suodatinkankaiden läpi 1 m 3. Silmäkooltaan 20 µm:n suodatin tukkeutui 18,5 28 litran jälkeen, jolloin suodatin vaihdettiin. 20 µm:n suodatus toistettiin 5 kertaa. R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 31

33 Suodatuksen jälkeen suodatinkankaat kerättiin pinseteillä petrimaljoille, joista mikroskooppiset roskat tunnistettiin ja laskettiin valomikroskoopilla (Wild heerburg 50x suurennos). Mikroroskat laskettiin petrimaljoilta läpinäkyvien kansien läpi 200 µm:n ja 100 µm:n suodatinkankailta, mutta 20 µm kankaaseen kerääntyneet partikkelit olivat niin pieniä (varsinkin mustat partikkelit), että kansi poistettiin valaistustehon parantamiseksi mikroskopoinnin ajaksi. Mikroroskat jaoteltiin muodoltaan partikkelimaisiin ja kuitumaisiin kappaleisiin sekä väreiltään mustaan, siniseen ja punaiseen. Vaaleita, läpinäkyviä, ruskeita ja kellertäviä epäorgaanisia kappaleita oli hyvin vaikea erottaa lukuisista orgaanisista kappaleista valomikroskoopin avulla, joten ne jätettiin tarkastelun ulkopuolelle. Mustiin partikkeleihin otettiin mukaan sellaiset partikkelit, joissa erottui erityistä kiiltoa ja jotka selvästi olivat mustia (lähes sinimustia). Varsinkin öljypohjaiset partikkelit kiiltelevät ja kiillon avulla ne voidaan erottaa orgaanisista partikkeleista. 6.3 Tulokset Tutkimusalus Muikun matkalla selvitettiin lähinnä menetelmän sopivuutta näytteiden keräämiseen. Näytteitä tutkittiin vain alustavasti Muikulla mikroskoopin avulla (Kuva 16). Yleisimpiä löydöksiä olivat maalinkappaleet ja palamishiukkaset, joita esiintyi varsinkin rannikon läheisissä vetopisteissä. Tarkemmat tulokset löytyvät raportista; Microlitter and other microscopic anthropogenic particles in the sea area off Rauma and Turku, Finland (Magnussson 2014.) Kakolanmäen jätevedenpuhdistamon puhdistetusta jätevedestä löytyi 620 värillistä (sininen, punainen tai musta) ja 100 kirkasta kuitua /m 3 jätevettä. Mustia partikkeleita löytyi ensimmäisessä suodatuksessa ja toisessa suodatuksessa kuutiossa jätevettä. Renkaanmuotoisia partikkeleita löytyi ensimmäisessä suodatuksessa ja toisessa suodatuksessa kuutiossa jätevettä. Vaaleita/ kirkkaita partikkeleita löytyi kuutiossa jätevettä (kuvio 4). Kaikkein pienimpiä tummia/mustia partikkeleita ei jätevedestä laskettu mukaan, sillä valomikroskoopilla ei pysty erottamaan luotettavasti näiden partikkelien väriä tai kiiltävyyttä ja on mahdotonta sanoa, ovatko ne orgaanista vai epäorgaanista materiaalia. Jätevesi kuitenkin sisälsi enemmän pientä tummaa/mustaa partikkelimaista roskaa kuin mitä näissä tuloksissa esitetään. 32 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

34 Kuva 16. Manta-troolilla otettu näyte Saaristomereltä. (Kuva: Piia Leskinen) Kuvio 4. Kuitujen määrät ja keskihajonnat kuutiossa puhdistettua jätevettä. 36 R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 33

35 Tutkimuksessa selvitettiin myös Kakolanmäen jätevedenpuhdistamon mahdollista kuormittavaa vaikutusta merialueella. Etenkin kuitujen määrien odotettiin olevan korkeimmat jäteveden purkuaukon kohdalla satama-altaassa. Havaitut tiheydet Kakolanmäen jätevedenpuhdistamon purkuaukon läheisyydessä olivatkin hieman suuremmat kuin verrokkialueella (Airisto). Satama-alueelta löytyi suodatuksessa 48 kuitua ja Airistolta 29 kuitua /m 3 merivettä (kuvio 5). Yhden näytteenottokerran perusteella ei voida kuitenkaan luotettavasti osoittaa kuormitusta. Myös mustien partikkeleiden määrän havaittiin olevan suurin purkuaukkojen kohdilla. Partikkelit eivät kuitenkaan muistuttaneet ulkonäöllisesti jätevedessä olleita partikkeleita, joten mustien partikkeleiden kuormitus ei todennäköisesti tullut vedenpuhdistamolta. Satama-altaan veden mustat partikkelit olivat useimmiten sinimustia ja kiiltäviä kappaleita, kun taas jätevedenpuhdistamon partik- kelit ovat tummia ja mattapintaisia. Kuvio 5. Mikroroskien määrät kuutiossa merivettä Kakolanmäen jätevedenpuhdistamon purkuaukon kohdalla (Satama-allas) ja Turun saaristossa (Airisto). Tämän tutkimuksen mikroskooppiset roskat, jotka on laskettu tuloksiin, oletettiin ihmisperäisiksi epäorgaanisiksi kuiduiksi ja partikkeleiksi. Epäorgaanisten keinokutujen ja partikkelien lisäksi jätevedenpuhdistamoille päätyy kuitenkin myös orgaanista roskaa. Esimerkiksi osa näytteistä lasketuista kuiduista saattoi olla puuvillavaatteiden värjättyjä kuituja Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

36 Kuitujen ja erilaisten partikkelien materiaali on mahdollista selvittää esimerkiksi energiadispersiivisellä röntgenanalyysillä (EDX) ja spektroskopialla (FTIR). Tieto kappaleiden koostumuksesta auttaisi arvioimaan jätevedenpuhdistamon merialueelle kohdistuvan mikroskooppisen muovikuormituksen määrää luotettavammin. Kuitujen ja partikkeleiden materiaaliselvitys ei sisältynyt tähän tutkimukseen, mutta tutkitut näytteet on säilytetty mahdollisia jatkotutkimuksia varten. R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 35

37 7 Johtopäätökset Itämerihaasteen tutkimushankkeessa tutkittiin Turun läheisen merialueen nykytilaa vuoden 2012 elokuussa ja 2013 elo-syyskuun taitteessa. Tulokset osoittavat, että merenpohja on monilla alueilla huonossa kunnossa. Sedimenttiprofiilien ja pohjaeläinlajiston perusteella arvioituna Airiston eteläosien sedimenttien happitilanne on suhteellisen hyvä todennäköisesti suurimman osan vuotta, kun taas Airiston pohjoisosan ja rannikon lahtien sedimenttien happitilanne on erittäin huono. Erityisesti sisäsaariston sulkeutuneet ja pienialaiset syvänteet kärsivät suuresta happivajauksesta. Näistä ääriesimerkkinä on Bläsnäsin syvänne, jossa liuenneen hapen määrä oli lähellä nollaa, fosforipitoisuudet olivat erittäin korkeat ja pohjan elämä kokonaan kuollut. Tämän tutkimuksen tulosten mukaan 44 % sedimenttien fosforista on rautaan sitoutunutta muotoa, joka vapautuu veteen hapettomassa ympäristössä. Näin ajoittainenkin happikato edistää sisäistä kuormitusta ja pahentaa rehevöitymiskierrettä. Sedimenttiin sitoutunutta fosforia lähtee liikkeelle myös sedimentin resuspensioissa (so. uudelleenpölyämisessä). Turun edustan merialue on vilkkaasti liikennöity. Laivaliikenteen ja myrskytuulten aiheuttama eroosio, ruoppaukset ja ruoppausmassojen läjitykset saavat aikaan pohjasedimentin suspendoitumista veteen, jolloin sedimenttiin ja sedimenttirakeiden väliseen huokosveteen heikosti sitoutuneet fosforijakeet vapautuvat vesieliöiden käytettäviksi. Verrat taessa sedimenttianalyysien tuloksia yksitoista vuotta aiemmin Virtasalon työryhmän (2001) tekemään laajaan fosforitutkimukseen muutosta parempaan ei ollut havaittavissa. Virtasalon (2006) mukaan Itämeren rannikkoalueen happitilanne huononee ilmaston lämpiämisen myötä. Tributyylitinaa esiintyi kaikissa sedimenttinäytteissä, vaikka TBT-maalien täydellinen käyttökielto tuli voimaan EU-alueella vuonna 2008 ja Suomessa TBTmaalien käyttöä on rajoitettu asteittain vuodesta 1991 lähtien. Tributyylitinapitoisuuden perusteella kaikki sedimentit sijoittuivat luokkaan mahdollisesti pilaantuneet. Tutkittujen sedimenttien PAH-yhdisteiden pitoisuudet olivat koko alueella melko alhaiset. PAH-yhdisteiden perusteella mahdollisesti pilaantuneisiin sedimenttiin luokiteltiin vain Pukinsalmesta ja Aurajokisuulta otetut näytteet. Mikroroskat ovat jo osa vesiekosysteemin ongelmakenttää. Näitä on kuitenkin tutkittu vasta hyvin vähän aikaa, ainakin Itämerellä. Turun edustan merialueella tehdyissä koetroolauksissa saatiin samansuuntaisia tuloksia kuin Helsingin edustallakin. Poltosta peräisin olevia kappaleita oli kuitenkin huomattavasti enem- 36 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194

38 män havaittavissa Turun edustalla olevista pisteistä. Muovista peräisin olevia kappaleita löytyi tunnistettavaksi asti, tosin siinä vaiheessa ei vielä tiedetty niiden alkuperää. Kakolanmäen jätevedenpuhdistamon puhdistetusta jätevedestä löytyi huomattavia määriä ihmisperäistä mikrokokoluokan roskaa. Puhdistetun jäteveden kuitupitoisuus oli selvästi suurempi kuin merialueilta otetuissa vesinäytteissä. Vaikka kuitujen materiaalianalyysi ei sisältynyt tähän tutkimukseen, voidaan olettaa, että osa kuiduista on muovikuituja, sillä huomattava osa ihmisten käyttämistä vaatteista koostuu keinokuiduista. Puhdistetun jäteveden vastaanottavaa vesistöä korkeammat kuitupitoisuudet viittaavat siihen, että jätevedenpuhdistamo voi toimia mikroskooppisen muoviroskan pistekuormittajana vesiympäristölle. R/V Muikun tutkimukset Turun edustan merialueella 37

39 LÄHTEET Browne, M.A.; Crump, P.; Niven, S.J.; Teuten, E.; Tonkin, A.; Galloway, T. S.; Thompson, R.C Accumulation of microplastic on shorelines woldwide: sources and sinks. Environ Sci Technol. Nov 1;45(21): Diaz, Robert J. and Rosenberg R Marine benthic hypoxia: a review of its ecological effects and the behavioural responses of benthic macrofauna. Oceanography and marine biology. An annual review 33: HELCOM, The Fifth Baltic Sea Pollution Load Compilation (PLC-5) An Executive Summary. Balt. Sea Environ. Proc. No. 128A. Kohonen T., Vahtera P., Helminen U., Sihvonen M., Vuorinen I Kalojen Lisääntymisalueet Saaristomerellä. SEILI Archipelago Research Institute Publications 2. Leppänen, J.M., Rantajärvi, E., Bruun, J-E, Salojärvi, J. 2012, Meriympäristön nykytilan arvio. D. IHMISTOIMINNAN AIHEUTTAMAT PAINEET OSA 1.Ympäristöministeriö, Helsinki. Lukkari, K., Leivuori, M., Hartikainen, H Vertical distribution and chemical character of sediment phosphorus in two shallow estuaries in the Baltic Sea. Biogeochemistry 90, Magnussson K Microlitter and other microscopic anthropogenic particles in the sea area off Rauma and Turku, Finland. Saatavilla: RaumaTurku.pdf Mortimer, C.H The Exchange of Dissolved Substances Between Mud and Water in Lakes, Journal of Ecology, 29; 2, Psenner, R., Boström, B., Dinka, M., Pettersson, K., Puckso, R., Fractionation of suspended matter and sediment. Archiv für Hydrobiologie, Beiheft. Ergebnisse der Limnologie, 30, Rydin, E Potentially mobile phosphorus in Lake Erken sediment, Water research, 34, 7, Räisänen, R Turun Ympäristön Merialueen Velvoitetarkkailutukimus, vuosiraportti Räisänen, R Turun Ympäristön Merialueen Velvoitetarkkailutukimus, väliraportti Seinä, A Jääpeitteen laajuus ja meriliikennerajoitukset Suomen merialueilla. Finnish Marine Research, 262, Vaquer-Sunyer, R. and Duarte, C. M Thresholds of hypoxia for marine biodiversity. PNAS 105; 40, DOI /pnas Virtasalo, J.J., Kohonen, T., Vuorinen, I. & Huttula, T. 2005, Sea bottom anoxia in the Archipelago Sea, northern Baltic Sea Implications for phosphorus remineralization at the sediment surface, Marine Geology, 224; 1-4, Ympäristöministeriö Sedimenttien ruoppaus- ja läjitysohje. Ympäristöopas s. 38 Turun ammattikorkeakoulun raportteja 194